DE102010063555A1 - Vorrichtung zum Senden und/oder Empfangen eines Ultraschallsignals - Google Patents

Vorrichtung zum Senden und/oder Empfangen eines Ultraschallsignals Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Senden und/oder Empfangen eines Ultraschallsignals, umfassend eine elektromechanische Folie, die mit mindestens einer Vorderseitenelektrode (5) und mindestens einer Rückseitenelektrode (7.1,7.2) verbunden ist, wobei eine Elektrode vollflächig ausgebildet ist und die zweite Elektrode (7.1,7.2) in Form eines Musters aufgebracht ist oder sowohl Vorderseitenelektrode als auch Rückseitenelektrode in Form eines Musters aufgebracht sind. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Verwendung der Vorrichtung.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Senden und/oder Empfangen eines Ultraschallsignals umfassend eine elektromechanische Folie, die mit mindestens einer Vorderseitenelektrode und mindestens einer Rückseitenelektrode verbunden ist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Verwendung der Vorrichtung.
  • Vorrichtungen zum Senden und/oder Empfangen eines Ultraschallsignals werden zum Beispiel im Automobilbau in Kraftfahrzeugen eingesetzt, um die Umgebung des Kraftfahrzeugs zu erfassen. Hierzu wird zunächst ein Ultraschallsignal gesendet, das von Objekten, die sich im Sendebereich befinden, reflektiert wird. Das reflektierte Echo wird anschließend von einem Sensor empfangen. Aus der Laufzeit des Signals vom Senden des Signals bis zum Empfangen des Echos wird auf den Abstand zu einem Objekt geschlossen. Hierbei ist es sowohl möglich, dass der das Signal sendende Sensor als auch der das Signal empfangende Sensor der gleiche ist. In diesem Fall arbeitet der Sensor als so genannter Transceiver. Dieser sendet zunächst ein Signal aus und nach dem Ausschwingen der Membran kann das eingehende Echo empfangen werden. Alternativ ist es auch möglich, Sender und Empfänger zu trennen, so dass ein Sensor nur als Sender arbeitet und ein zweiter Sensor nur als Empfänger.
  • Derzeit werden insbesondere als Abstandssensoren in Kraftfahrzeugen vor allem auf Piezokristallen basierende Ultraschallsensoren eingesetzt. Neben solchen Piezosensoren sind jedoch auch so genannte elektromechanische Folien bekannt, bei denen Poren in einer Polymermatrix enthalten sind und an den Grenzflächen der Poren elektrostatische Ladungen dauerhaft aufgebracht werden. Beim Anlegen einer Spannung ändert sich die Höhe der Poren und die Folie beginnt zu schwingen. Entsprechend wird beim Empfangen die Höhe der Poren aufgrund der auftreffenden Schallwellen verändert, so dass eine Spannung erzeugt wird.
  • Der Aufbau einer elektromechanischen Folie und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Folie sind in US 4,654,546 beschrieben. Auch ist beschrieben, dass die Folien als Schallquellen genutzt werden können. Hierbei wird insbesondere auf die Verwendung als Lautsprecher oder Mikrofon verwiesen, wobei die Folie hierzu zum Beispiel auf eine Oberfläche, beispielsweise eine Wand, aufgebracht wird. Dass es möglich ist, die Folien auch als Ultraschallsensoren zur Erfassung der Umgebung eines Kraftfahrzeugs zu nutzen, geht aus US 4,654,546 nicht hervor.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Vorteile der Erfindung
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Senden und/oder Empfangen eines Ultraschallsignals umfasst eine elektromechanische Folie, die mit mindestens einer Vorderseitenelektrode und mindestens einer Rückseitenelektrode verbunden ist, wobei eine Elektrode vollflächig ausgebildet ist und die zweite Elektrode in Form eines Musters aufgebracht ist oder sowohl Vorderseitenelektrode als auch Rückseitenelektrode in Form eines Musters aufgebracht sind.
  • Das Aufbringen mindestens einer Elektrode in Form eines Musters bietet den Vorteil, dass durch entsprechende Gestaltung der Elektroden die Eigenschaften der aus der Folie hergestellten Sensoren beeinflusst werden können. Zudem ist es auch möglich, zum Beispiel Muster in Form von Marken oder anderen Kennzeichen aufzubringen und so eine eindeutige Kennzeichnung der Folie zu realisieren. Durch die Gestaltung der Elektrode in Form eines Motivs, wie beispielsweise einer Marke oder eines sonstigen Kennzeichens, wird die Funktionsfähigkeit der Folie als Ultraschallsensor nicht beeinträchtigt.
  • Als elektromechanische Folie im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird eine Membran verstanden, die elektrische Signale in mechanische Signale wandelt. Eine solche elektromechanische Folie umfasst üblicherweise eine Schicht aus einem Ferroelektret-Material. Hierbei ist es möglich, dass die Schicht aus dem Ferroelektret-Material ausgeführt ist oder dieses zumindest enthält.
  • Ferroelektret-Materialien werden auch als Elektret-Materialien bezeichnet. Diese weisen eine Porenstruktur auf, an deren Grenzflächen elektrostatische positive und negative Ladungen lokalisiert und permanent gespeichert sind. Geeignete Ferrolektret-Materialien sind im Allgemeinen auf Polymer-Basis aufgebaut. Geeignete Polymere sind Polytetrafluorethylen, Polytetrafluorethylenpropylen, Polyethylenterephthalat, Polyvinylidenfluorid oder Copolymere dieser Polymere.
  • Auf der Membran aus dem Ferroelektret-Material werden üblicherweise auf der Vorderseite und an der Rückseite Elektroden angebracht. Hierzu ist es zum Beispiel möglich, die Elektroden als Metallisierungsschichten auszubilden, die durch geeignete Abscheidungsverfahren erzeugt werden. Hierzu eignen sich zum Beispiel chemische Abscheidungsverfahren, beispielsweise galvanische oder stromlose Verfahren sowie CVD- oder PVD-basierte Verfahren.
  • Um die elektromechanische Folie vor äußeren Umwelteinflüssen zu schützen, beispielsweise vor Feuchtigkeit, Staub, Sprühnebel, Eis und Schnee und auch vor mechanischer Einwirkung, wird eine Schutzschicht auf der Vorderseite und auf der Rückseite aufgebracht. Die Schutzschicht wird dabei vorzugsweise nach der Metallisierung zur Herstellung der Elektroden aufgebracht. Auf die Schutzschicht kann eine weitere Masseelektrode, insbesondere eine vollflächige Metallisierungsschicht, aufgebracht werden. Diese dient zur elektrischen Abschirmung. Das Aufbringen der Metallisierung auf die Schutzschicht kann dabei mit den gleichen Beschichtungsverfahren wie das Aufbringen der Elektroden auf die elektromechanische Folie erfolgen.
  • Die Schutzschicht, die zum Schutz vor äußeren Umwelteinflüssen aufgebracht wird, kann zum Beispiel in Form einer Folie auf die Schicht aus dem Ferroelektret-Material mit den daran angebrachten Elektroden aufgebracht werden. Eine Verbindung erfolgt dabei zum Beispiel durch Verkleben. Hierzu ist es möglich, eine Klebstoffschicht auf die Schutzfolie aufzubringen oder alternativ zunächst eine Klebstoffschicht auf die elektromechanische Folie mit der Metallisierung aufzubringen und dann die Schutzfolie darauf aufzukleben.
  • Wenn die in Form eines Musters aufgebrachten Elektroden zum Beispiel in Form eines Kennzeichens aufgebracht sind und auch noch erkannt werden sollen, wenn die Schutzfolie aufgebracht ist, ist es vorteilhaft, für die Schutzschicht einen transparenten Werkstoff, insbesondere ein transparentes Polymer zu verwenden.
  • Wenn nur eine Elektrode in Form eines Musters aufgebracht wird, ist es möglich, die Vorderseitenelektrode vollflächig auszubilden und die Rückseitenelektrode in Form eines Musters zu erstellen. Alternativ ist es auch möglich, die Rückseitenelektrode als vollflächig ausgebildete Elektrode zu gestalten und die Vorderseitenelektrode in Form eines Musters. Insbesondere dann, wenn das Muster der Elektrode auch nach dem Einbau der elektromechanischen Folie erkannt werden soll, ist es bevorzugt, die Vorderseitenelektrode in Form des Musters zu gestalten.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung weist die elektromechanische Folie eine bandförmige Struktur auf. Die bandförmige Struktur der Folie erlaubt es, die Folie zum Beispiel vollflächig entlang einem Stoßfänger eines Kraftfahrzeugs aufzubringen. Hierdurch ist es möglich, eine gleichmäßige Oberfläche zu erzielen, so dass Unterbrechungen an den Stellen, an denen sich die Sensoren befinden, nicht notwendig sind. Wenn die Folie so als bandförmige Struktur gestaltet ist, ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die Metallisierung punktuell an den Stellen erfolgt, an denen die Sensoren vorgesehen sind. Die elektromechanische Folie wird dann als bandförmige Struktur in der Länge des Stoßfängers ausgeführt und mit dem Stoßfänger verbunden. Das Verbinden kann zum Beispiel durch Aufkleben erfolgen. Durch eine vollflächige Elektrode an der Vorderseite wird eine gleichmäßige Struktur erzielt. Alternativ ist es auch möglich, zum Beispiel eine Schutzschicht vorzusehen, die der Farbe des Stoßfängers entspricht. An der Rückseite der bandförmigen Struktur werden an den Positionen, an denen sich nach dem Einbau der Folie die Sensoren befinden sollen, die Rückseitenelektroden angebracht. Die elektromechanische Folie wirkt dann jeweils nur an den Stellen, an denen Vorderseiten- und Rückseitenelektrode angebracht sind, als Sensor. Hierdurch wird eine räumliche Trennung der einzelnen Sensoren erzielt, so dass diese zur Umfelderfassung genutzt werden können.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung wird die in Form eines Musters aufgebrachte Elektrode in Form von Punkten mit einer beliebigen Querschnittsform auf die Folie aufgebracht. Hierbei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn jeweils mindestens ein Teil der in Form von Punkten aufgebrachten Elektroden einen Array bilden. Die Gestaltung in Form eines Arrays bietet den Vorteil, dass sowohl Entfernung als auch Richtung eines Objekts gleichzeitig mit einer Messung bestimmt werden können. Hierbei dient üblicherweise ein Array-Element, das durch eine punktuelle Elektrode gebildet wird, als Sender und die übrigen Sensorelemente als Empfänger. Je nach Richtung des zu detektierenden Objektes ändert sich die Laufzeit eines Signals vom Senden bis zum Empfangen des Echos, so dass durch die von den verschiedenen Sensorelementen empfangenen unterschiedlichen Laufzeiten eine Bestimmung der Richtung, in der sich das Objekt befindet, ermöglicht wird.
  • Wenn die elektromechanische Folie als bandförmige Struktur mit mehreren darauf angeordneten Sensorbereichen ausgestaltet ist, so ist es besonders bevorzugt, jeden dieser Sensorbereiche als Array zu gestalten, so dass auf der elektromechanischen Folie mehrere Arrays aufgebracht sind. Dies erlaubt insbesondere bei Einsatz der bandförmigen Folie die Positionierung der jeweiligen Sensoren an die gewünschte Position und hierdurch einen großen Sichtbereich der einzelnen Sensorarrays. Ein weiterer Vorteil der Verwendung der elektromechanischen Folie in Form einer bandförmigen Struktur ist, dass ohne negative Auswirkungen auf die Optik der Fläche, an der die Sensoren positioniert sind, eine größere Anzahl an Sensoren eingesetzt werden kann als dies bei derzeit verwendeten Piezo-Sensoren der Fall ist. Neben der Gestaltung der elektromechanischen Folie als bandförmige Struktur und der Gestaltung der Elektrode in Form eines Motivs ist es weiterhin auch möglich, die elektromechanische Folie in Form eines Motivs zu gestalten. Auch hier ist es zum Beispiel möglich, die elektromechanische Folie in Form eines Warenzeichens oder zumindest in Form des Umrisses eines Warenzeichens zu gestalten. Auch ist jedes beliebige andere Motiv darstellbar, so dass die Folie zum Beispiel auch als Designelement genutzt werden kann.
  • Wenn sowohl die Vorderseitenelektrode als auch die Rückseitenelektrode in Form eines Musters aufgebracht sind, ist es insbesondere bevorzugt, wenn Vorderseitenelektrode und Rückseitenelektrode spiegelbildlich jeweils gegenüberliegend auf der elektromechanischen Folie aufgebracht sind. Hierdurch wird jeweils genau der Bereich, in dem sich die Elektroden gegenüberliegen, als Sensor genutzt.
  • Bevorzugt ist jedoch eine Ausführungsform, bei der eine Elektrode vollflächig und die andere Elektrode in Form eines Musters ausgebildet ist.
  • Einsatz findet eine entsprechende elektromechanische Folie insbesondere als Ultraschallsensor zur Umfelddetektion an einem Kraftfahrzeug.
  • Kurze Beschreibung der Figuren
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 bis 4 Schnittdarstellungen durch eine elektromechanische Folie in verschiedenen Ausführungsformen,
  • 5.1 bis 5.8 unterschiedliche Muster, die von den Elektroden gebildet werden können,
  • 6 Position von Ultraschallsensoren an einem Kraftfahrzeug.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • In 1 ist eine Schnittdarstellung durch eine elektromechanische Folie in einer ersten Ausführungsform dargestellt.
  • Eine Vorrichtung zum Senden und/oder Empfangen eines Ultraschallsignals umfasst eine erste Lage 1 aus einem Ferroelektret-Material. Das Ferroelektret-Material ist im Allgemeinen ein geschlossenzelliges geschäumtes Polymer. Als Polymere eignen sich, wie vorstehend bereits beschrieben, zum Beispiel Polytetrafluorethylen, Polytetrafluorethylenpropylen, Polyethylenterephthalat, Polyvinylidenfluorid oder Copolymere derselben.
  • Das Ferroelektret-Material liegt erfindungsgemäß in Form einer Folie vor und weist eine Porenstruktur 3 auf. An den Grenzflächen der Porenstruktur 3 sind elektrostatisch positive und negative Ladungen lokalisiert und permanent gespeichert. Die elektrostatischen Ladungen sind dabei derart lokalisiert, dass jeweils an den Oberseiten der Poren ein Ladungstyp und an den Unterseiten der Poren der andere Ladungstyp vorherrscht. Dies ermöglicht es, durch Anlegen einer Spannung eine Abstoßung oder ein Anziehen zu erhalten, wodurch sich die Höhe der Poren ändert. Dieser Effekt wird zur Erzeugung des Ultraschalls genutzt.
  • Um die erste Lage 1 aus dem Ferroelektret-Material anzuregen, ist auf einer Seite eine erste Elektrode 5 aufgebracht. In den in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsformen ist die erste Elektrode 5 zum Beispiel als Vorderseitenelektrode gestaltet und vollflächig ausgebildet. Hierbei stellt die erste Elektrode 5 eine Masseelektrode dar.
  • Auf der der ersten Elektrode 5 gegenüberliegenden Seite, die hier als Rückseite bezeichnet wird, sind Rückseitenelektroden 7.1, 7.2 angeordnet. Erfindungsgemäß sind die Rückseitenelektroden 7.1, 7.2 in Form eines Musters auf die erste Lage 1 aus Ferroelektret-Material aufgebracht.
  • Die vollflächig aufgebrachte erste Elektrode 5, die hier die Vorderseitenelektrode ist, sowie die Rückseitenelektroden 7.1,7.2 können durch ein beliebiges chemisches oder physikalisches Verfahren aufgebracht werden. Geeignete Verfahren sind zum Beispiel galvanische und/oder stromlose Beschichtung, chemische Abscheideverfahren, beispielsweise CVD-Verfahren oder physikalische Abscheideverfahren, zum Beispiel PVD-Verfahren. Auch beliebige andere Abscheideverfahren, mit denen eine Metallisierung herstellbar ist, können eingesetzt werden. Für die in Form eines Musters aufgebrachten. Elektroden sind insbesondere solche Verfahren einsetzbar, mit denen ein Muster erzeugt werden kann.
  • Um die Folie gegen Umwelteinflüsse zu schützen, sind auf der Vorderseite und auf der Rückseite jeweils Schutzschichten 9 aufgebracht. Die Schutzschichten 9 können dabei zum Beispiel in Form einer Schutzfolie gestaltet sein, die auf die erste Elektrode 5 bzw. auf die Rückseitenelektroden 7.1., 7.2 und die Rückseite der ersten Lage 1 aus Ferroelektret-Material aufgebracht wird. Die Befestigung der Schutzschicht 9, insbesondere der Schutzfolie, erfolgt zum Beispiel durch Verkleben. Alternativ zum Aufbringen einer Schutzfolie ist es auch möglich, den Schutz durch Auftragen einer Farbe oder eines Lackes herzustellen. Hierbei erfolgt der Auftrag vorzugsweise durch ein Sprühverfahren. Neben Sprühverfahren eignen sich alternativ auch Tauchverfahren oder ähnliche Verfahren, mit denen ein Schutzlack als Schutzschicht aufgebracht werden kann. Hierbei sind zum Beispiel auch Streichverfahren denkbar.
  • Neben einer Schutzfolie oder einer flexiblen Schutzschicht, die an der Vorderseite und Rückseite aufgebracht sind, wie in 1 dargestellt, ist es alternativ auch möglich, zum Beispiel einen Träger, beispielsweise eine Leiterplatte vorzusehen, auf den die elektromechanische Folie aufgebracht ist. Dies ist beispielhaft in 2 dargestellt.
  • Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform sind auf einen Träger 11, beispielsweise eine Leiterplatte die Rückseitenelektroden 7.1, 7.2 zum Beispiel in Form von Leiterbahnen aufgebracht. Das Aufbringen der Rückseitenelektroden 7.1, 7.2 kann dabei auf jede beliebige, dem Fachmann bekannte Art erfolgen. Üblicherweise werden die in Form von Leiterbahnen auf den Träger 11 aufgebrachten Elektroden aufgedruckt.
  • Auf den Träger 11 mit den darauf aufgebrachten Rückseitenelektroden 7.1, 7.2 wird eine Klebstoffschicht 13 aufgebracht. Auf die Klebstoffschicht 13 wird die erste Lage 1 aus dem Ferroelektret-Material aufgeklebt. Durch die Klebstoffschicht 13 wird eine stabile Verbindung zwischen dem Träger 11 mit den darauf aufgebrachten Rückseitenelektroden 7.1, 7.2 und der ersten Lage 1 aus dem Ferroelektret-Material erzielt. Als Klebstoff eignet sich jeder beliebige, dem Fachmann bekannte Klebstoff, der als Dielektrikum eingesetzt werden kann.
  • Die in 3 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der in 1 dargestellten Ausführungsform durch eine zusätzliche Masseelektrode 15, die auf die Schutzschicht 9 an der Rückseite der elektromechanischen Folie aufgebracht ist. Die Masseelektrode 15 kann dabei ebenfalls durch ein beliebiges, dem Fachmann bekanntes Beschichtungsverfahren, beispielsweise chemische oder physikalische Abscheideverfahren wie CVD-Verfahren oder PVD-Verfahren oder durch stromlose und/oder galvanische Abscheidung erfolgen. Die zusätzliche Masseelektrode 15 ist dabei ebenfalls vorzugsweise vollflächig. Aufgabe der zusätzlichen Masseelektrode 15 ist eine elektrische Schirmung.
  • Eine zusätzliche Masseelektrode zur elektrischen Schirmung kann auch bei der in 2 dargestellten Ausführungsform mit Träger 11 zum Beispiel in Form einer Leiterplatte auf der Rückseite des Trägers 11 aufgebracht sein. Dies ist beispielhaft in 4 dargestellt.
  • Als Material für die erste Elektrode 5, die Rückseitenelektroden 7.1, 7.2 und die Masseelektrode 15 eignet sich jedes beliebige, elektrisch leitfähige Material. Bevorzugt werden hier Metalle, insbesondere bevorzugt für Elektroden übliche Metalle, beispielsweise Silber oder Kupfer eingesetzt.
  • In den 5.1 bis 5.8 sind verschiedene Muster dargestellt, in denen mindestens eine Elektrode gestaltet sein kann.
  • Die einzelnen Elektroden können dabei jede beliebige Querschnittsform annehmen und beispielsweise quadratisch wie in den 5.1 bis 5.4 oder kreisförmig wie in den 5.5 bis 5.8 ausgeführt sein. Die einzelnen Elektroden bilden in den hier dargestellten Ausführungsformen jeweils ein Array. Jede der einzelnen Elektroden bildet mit der gegenüberliegenden Elektrode ein Sensorelement, das als Sende- und/oder als Empfänger für Schallimpulse genutzt werden kann. Durch den Einsatz eines Arrays ist es möglich, ein Objekt hinsichtlich Entfernung und Richtung zu erfassen, indem ein Schallsignal gesendet wird und von den einzelnen Sensorelementen des Arrays das Echo des reflektierten Schallsignals empfangen wird. Aus der jeweiligen Laufzeit kann der Abstand zu jedem einzelnen Sensorelement bestimmt werden und aus den unterschiedlichen Abständen die Richtung des Objekts.
  • Wie aus den 5.1 bis 5.8 zu ersehen, können die einzelnen Sensorelemente des Arrays in beliebiger Anordnung zueinander positioniert sein.
  • Neben den hier dargestellten Ausführungsformen, bei denen jeweils einzelne Sensorelemente zu einem Array verbunden werden, ist es auch möglich, die als Muster gestaltete Elektrode in einem beliebigen Muster, beispielsweise einem Motiv, beispielsweise einem Kennzeichen wie einer Marke zu gestalten. In diesem Fall ist eine Erfassung nur hinsichtlich des Abstandes möglich, zur Richtungsbestimmung sind dann mindestens zwei solche Sensorelemente notwendig, wobei nicht notwendigerweise die Elektroden im gleichen Motiv gestaltet sind. Die einzelnen Elektroden können auch in Form unterschiedlicher Motive gestaltet sein. Alternativ ist es selbstverständlich auch möglich, das Motiv in einzelne Bereiche zu teilen, die dann wiederum jeweils als Sensorelemente dienen können, und auf diese Weise einen Array zu bilden.
  • Wenn die einzelnen Sensorelemente in Form eines Arrays gestaltet sind, ist neben einer geometrischen Gestalt, wie sie in den 5.1 bis 5.8 gezeigt ist, auch eine Anordnung in einem beliebigen Muster, beispielsweise einem Kennzeichen, möglich.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Senden- und/oder Empfangen eines Ultraschallsignals wird vorzugsweise als Umfeldsensor in einem Kraftfahrzeug eingesetzt. Geeignete Positionierungen der Sensoren sind in 6 dargestellt.
  • An einem Kraftfahrzeug 21 werden Ultraschallsensoren 23 zur Umfelderfassung im Frontbereich 25 und im Heckbereich 27 angebracht. Hierbei sind die Sensoren üblicherweise symmetrisch zur Fahrzeugachse angeordnet.
  • In einer geeigneten Ausführungsform der Erfindung werden die einzelnen Ultraschallsensoren durch die jeweilige Position der Rückseitenelektrode und/oder der Vorderseitenelektrode auf einer bandförmigen elektromechanischen Folie ausgebildet. Die bandförmige elektromechanische Folie hat dabei eine Länge, die der Länge entspricht, auf der die einzelnen Sensoren angeordnet sind. Durch den Einsatz der Folie mit den darauf ausgebildeten Sensoren ist es auch möglich, mehr als die in 6 dargestellte Anzahl an Ultraschallsensoren 23 einzusetzen. Dies ermöglicht eine Verkleinerung der Detektionslücken in der Nähe des Fahrzeuges zwischen den einzelnen Ultraschallsensoren 23. Die jeweils einzelnen Sensoren können dabei in Form eines Sensorarrays gestaltet sein oder in Form eines beliebigen anderen Motivs. Die als bandförmige Struktur gestaltete Folie wird über die gesamte Breite, auf der die einzelnen Sensoren verteilt sind, am Fahrzeug befestigt. Das Befestigen kann dabei zum Beispiel durch Verkleben erfolgen. Dies ermöglicht eine einfache Montage der einzelnen Sensoren. Zudem ist es nicht erforderlich, Entkopplungsringe einzusetzen, so dass eine einheitliche Oberfläche durch die Verwendung. der Folie erzielt wird. Die elektromechanische Folie, die eingesetzt wird, wirkt jeweils an den Positionen, an denen die in Form eines Musters aufgebrachten Elektroden positioniert sind, als Sender und/oder Empfänger eines Ultraschallsignals. Um Objekte hinsichtlich Richtung und Entfernung zu bestimmen ist es insbesondere bevorzugt, wenn zumindest die an den Ecken des Fahrzeuges positionierten Sensoren als Sensorarrays 29 gestaltet sind.
  • Neben der Umfelddetektion zum Beispiel für Einparkvorgänge können die Sensoren, die auf der Folie ausgebildet sind, zum Beispiel auch zum Manövrieren des Fahrzeuges bei langsamen Geschwindigkeiten oder für eine so genannte Tote-Winkel-Überwachung eingesetzt werden.
  • Neben dem Einsatz an Kraftfahrzeugen kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Senden und/oder Empfangen von Ultraschallsignalen auch zur Umfeldsensierung an Robotern, beispielsweise für automatische Rasenmäher, Staubsauger oder bei führerlosen Transportsystemen eingesetzt werden.
  • Neben den in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsformen, bei denen die Vorderseitenelektrode 5 vollflächig ausgebildet ist und die Rückseitenelektroden 7.1, 7.2 in Form eines Musters, ist es alternativ auch möglich, die Rückseitenelektrode vollflächig auszubilden und die Vorderseitenelektrode in Form eines Musters oder sowohl Vorderseitenelektrode als auch Rückseitenelektrode in Form eines Musters. Wenn sowohl Vorderseitenelektrode als auch Rückseitenelektrode in Form eines Musters ausgebildet sind, ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die Muster spiegelbildlich gestaltet sind und sich gegenüberliegen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • US 4654546 [0004, 0004]

Claims (10)

  1. Vorrichtung zum Senden und/oder Empfangen eines Ultraschallsignals, umfassend eine elektromechanische Folie, die mit mindestens einer Vorderseitenelektrode (5) und mindestens einer Rückseitenelektrode (7.1, 7.2) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Elektrode vollflächig ausgebildet ist und die zweite Elektrode (7.1, 7.2) in Form eines Musters aufgebracht ist oder sowohl Vorderseitenelektrode als auch Rückseitenelektrode in Form eines Musters aufgebracht sind.
  2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vollflächig ausgebildete Elektrode die Vorderseitenelektrode (5) und die in Form eines Musters aufgebrachte Elektrode die Rückseitenelektrode oder die vollflächig ausgebildete Elektrode die Rückseitenelektrode (7.2, 7.2) und die in Form eines Musters aufgebrachte Elektrode die Vorderseitenelektrode ist.
  3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromechanische Folie eine bandförmige Struktur aufweist.
  4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromechanische Folie in Form eines Motivs gestaltet ist.
  5. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die in Form eines Musters aufgebrachte Elektrode in Form von Punkten mit einer beliebigen Querschnittsform auf die Folie aufgebracht ist.
  6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Teil der in Form von Punkten aufbrachten Elektroden einen Array (29) bilden.
  7. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf der elektromechanischen Folie mehrere Arrays (29) aufgebracht sind.
  8. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die in Form eines Musters aufgebrachte Elektrode in Form eines beliebigen Motivs auf die elektromechanische Folie aufgebracht ist.
  9. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderseitenelektrode und die Rückseitenelektrode spiegelbildlich jeweils gegenüberliegend auf der elektromechanischen Folie aufgebracht sind, wenn sowohl Vorderseitenelektrode als auch Rückseitenelektrode in Form eines Musters aufgebracht sind.
  10. Verwendung der Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 als Ultraschallsensor zur Umfelddetektion in einem Kraftfahrzeug.
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